重庆大学数控加工实践实验报告学院：机械工程学院专业：机械设计制造及自动化年级：2009学生：***学号：20092000目录一、实践目的 (3)二、实践原理 (3)三、实践内容 (5)四、实践步骤 (6)1.CAD零件三维实体建模 (6)2. CAM零件数控加工工艺设计 (10)3.快速原型制造 (20)五、实验结果 (30)六、分析总结 (33)七、心得体会 (35)参考文献 (36)一、实践目的1. 熟悉三维建模，熟悉三维建模软件MDT的基本操作和建模过程。
2. 了解CAD/CAM及数控加工的基本原理及方法，熟悉数控加工软件Mastercam软件的基本操作和数控加工NC代码的生成。
3. 了解快速原型制造的基本原理及方法，熟悉利用快速原型制造程序RpProgram对模型进行分层处理和生成加工数据的方法。
4. 熟悉网络化设计与制造的基本思想及方法。
5. 掌握零件从CAD、CAM到数控加工的完整过程或零件从CAD建模到快速制造出原型零件的全过程。
二、实践原理1.计算机辅助设计（CAD）基本原理：CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型。
CAD（计算机辅助设计）是指工程技术人员以计算机为工具，用自己的专业知识，对产品进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。
CAD技术由硬件和软件系统共同实现，以计算机系统为硬件平台，集成基本图形资源与自动绘图软件、几何造型、工程分析与计算、仿真与模拟、专用设备控制程序生成、继承与管理等软件集合而成的系统技术。
三维建模软件的发展经历了线框建模、表面建模、实体建模和特征建模几个阶段。
目前大多数建模软件都支持实体建模的方式进行产品的设计。
2.计算机辅助制造（CAM）的基本原理CAM（计算机辅助制造）狭义CAM指数控程序的编制，包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC代码的生成等。
数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。
在数控机床上对零件进行加工时，首先要将待加工零件的零件图上的几何信息和工艺信息数字化，即把刀具的运动与工件的运动分割成一些最小单位位移量(即最小位移量，又称为脉冲当量)，按照标准规定的代码与格式编制成加工程序(NC代码程序)，数控系统按照数控程序(NC代码文件)的要求，经过插补计算，将所要求的进给量分配给各个进给坐标轴，使相应的各个坐标轴在规定的时间内以数控代码程序中指定的进给速度同时移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。
CAD/CAM：CAD系统准备好数控编程过程所需的数据，并按一定的标准，将这些数据转换成相应的中性文件；CAM系统读入中性文件，并将中性文件转换为本系统所需要的形式，然后自动生成数控程序。
3.快速原型制造技术的基本原理RP/M技术的原理就是常说的离散/堆积成形原理。
成形就是将物质有序地组织成具有确定外形和一定功能的三维实体的过程。
传统的成形方法主要有去除成形法（切削加工）和受迫成形法（变形加工）两种。
近年来发展起来的RP/M技术则是第三种成形方法：离散/堆积成形法，即应用合并与连接的方法把材料有序地合并堆积起来的成形方法。
离散/堆积成形原理就是计算机根据三维CAD模型所确定的几何信息，将模型离散化（切片）成一系列具有一定厚度的薄层，控制成形机对模型的层面加工,然后层层堆积可得到一个三维实体（原型）。
其基本构思是利用计算机将复杂三维物体转化为二维层，然后运用积分的思想，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成形。
4.熟悉网络化设计与制造的基本思想及方法。
新生产模式——网络化制造。
随着信息与通信技术飞速发展，特别是互联网的建立，网络化设计与制造是一个新的研究方向。
网络化制造主要解决两个问题：快速响应市场的需求和充分利用现有资源，实现少花钱、多办事，保证可持续发展。
它的运作空间可以是全社会的，甚至是跨国界的和全球性的。
此外，它同时具有更广泛的技术、管理、人员、组织和市场经营的柔性。
网络化加工：充分利用本地和远程的加工资源，在低成本、高效率地实现产品的加工制造，更有效地承揽工业设计业务，最大程度上满足用户的设计要求。
三、实践内容1.零件的三维CAD建模。
应用MDT 6.0 软件实现复杂零件的计算机辅助设计。
2.CAM软件应用或快速原型制造数据准备及控制软件的应用：Mastercam 8.03.数控加工和快速制作零件的上机实践。
应用α- T10 A钻削加工中心或TV5立式加工中心进行加工。
四、实践步骤1.CAD零件三维实体建模1)打开MDT软件，新建文件，建立世界坐标系。
2)根据建模的零件，选取建模方式。
对于球头轴，可以用旋转的方式建立轴体。
选取TOP平面绘制旋转草图。
3)草图完成后，执行旋转命令，建立轴体模型。
4)球头一侧的平面，可以用拉伸除料的方法建立。
选取水平工作平面，用矩形绘制出去除材料的部分。
拉伸除料后的效果。
5)轴端键槽也采用拉伸除料的方法完成，首先在键槽底面位置建立一个新的工作平面在新的工作平面上绘制键槽的外形拉伸完成的键槽效果6)轴端倒角，同时考虑到刀具最小半径，在圆弧相接处进行圆角修饰，半径为刀具最小半径。
2. CAM零件数控加工工艺设计1)打开Mastercam9.0，导入建立的三维模型。
使用Xform命令将模型调整到合适的大小和位置2)确保软件Ｚ轴坐标零点与零件最高点重合。
3)建立加工范围框走刀范围为长120x90的矩形。
4) 设置毛坯大小为110x80x406) 设置精加工刀具参数8) 粗加工刀路计算9) 粗加工仿真10) 粗加工完成11) 设置精加工走刀参数两次精加工走刀成直角关系（第一次45度第二次135度）12) 精加工刀路计算13) 精加工仿真第二次走刀14) 加工完成3.快速原型制造1) 装入模型,选择控制板模型,装入,通过控制面板调整至合适位置2) 检查模型完整性3) 设置分层参数4) 开始分层5) 分层结束6) 分层结束,检查各层轮廓完整性7) 自动修复轮廓去除孤立点或孤立线段滤除轮廓中的细小线段尝试连接开口轮廓消除轮廓中共线连接点依然有无法修复的轮廓将下一层复制到当前层8) 建立基础支撑9)添加人工支撑10) 检查人工支撑11) 快速原型制造仿真五、实验结果数控加工NC代码生成结果:1. 粗加工代码%O0001(PROGRAM NAME - WHY2)(DATE=DD-MM-YY - 26-05-12 TIME=HH:MM - 21:31) N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL - 15 DIA. OFF. - 15 LEN. - 15 DIA. - 10.) N104T15M6N106G0G90X57.417Y-44.927A0.S1500M3N108G43H15Z20.N110Z5.N112G1Z0.F150.N114Y-58.2F1500.N116X-53.7N118X-54.214Y-58.195 N120X-54.632Y-58.173 N122X-54.964Y-58.124 N124X-55.219Y-58.039 N126X-55.407Y-57.907 N128X-55.539Y-57.719 N130X-55.624Y-57.464 N132X-55.673Y-57.132 N134X-55.695Y-56.714 N136X-55.7Y-56.2N138Y56.2N140X-55.695Y56.714 ……N2586G0Z5.N2588Z20.N2590M5N2592G91G28Z0.N2594G28X0.Y0.A0.N2596M30%2.精加工代码%O0002(PROGRAM NAME - WHY21)(DATE=DD-MM-YY - 26-05-12 TIME=HH:MM - 21:31) N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL - 16 DIA. OFF. - 16 LEN. - 16 DIA. - 6.) N104T16M6N106G0G90X37.674Y-17.089A0.S2000M3N108G43H16Z20.N110Z5.N112G1Z-20.512F150.N114X38.05Y-16.713Z-20.222F2000.N116X39.213Y-15.55N118X40.38Y-14.383Z-21.479N120X40.421Y-14.342Z-21.569N122X40.641Y-14.122Z-23.N124G0Z5.N126Z10.N128X41.701Y-12.638……N4672X-44.611Y7.855Z-18.375 N4674Y8.279N4676Z-19.176N4678X-43.621Y9.269Z-18.936 N4680X-43.646Y9.669N4682Z-20.132N4684X-44.612Y8.703Z-20.291 N4686X-44.597Y9.141N4688Z-22.935N4690X-43.626Y10.112N4692G0Z5.N4694Z20.N4696M5N4698G91G28Z0.N4700G28X0.Y0.A0.N4702M30%六、分析总结1.数控加工误差分析数控加工中的误差主要由工件的定位误差、对刀误差、机床误差、刀具误差、热变形以及弹性变形引起的误差等。
消除误差的主要方法有：合理设计夹具；将工件置于准确的坐标系中。
设计中提高零件刚度和装夹刚度。
通过多次走刀减小误差复映等。
在高精度机床中，对于传动机构的制造精度误差，通常在机床软件系统中添加误差补偿表进行补偿。
同时，对机床工作环境的温度、机床传动部件的温度进行控制，高精密机床在传动轴中通入恒温油带走机床运转中产生的热量。
减小热膨胀对机床精度造成的影响。
2.快速原型制造误差分析快速原型制造具有一下优点和特点：①适合加工形状复杂的、规则零件的加工；②没有或极少有下脚料，是一种环保制造技术；③成功解决了三维造型“看得着，摸不着”的问题；④系统柔性高；⑤不需要专用的夹具和模具，大大缩短新产品试制周期；⑥零件的复杂程度与制造成本关系不大。
同时，快速原型制造也有一些不可避免缺陷和技术难题。
其制造误差主要表现在对模型的分层精度上，分层精度越高，误差越小，表面质量越好。
同时对光源的控制要求较高，光斑聚焦的大小对精度也有一定影响，聚焦越小精度越高。
由于工件是分层叠加而成的，层与层之间的结合强度弱，会导致层之间的滑移，使制造精度下降，因此正确控制光源功率参数是加工成败的关键。
七、心得体会本次数控加工实践的内容是三维建模、CAM数控加工仿真和快速原型制造技术的学习。